[03/09/2014] Дурацкие модели
Д.А.Тайц, к.ф.-м.н.
«Чем больше
вы наблюдаете странное поведение Природы, тем сложнее построить наглядную
модель, объясняющую даже простейшее явление… Мы вынуждены
прибегать к дурацким приемам».
(Р. Фейнман «Странная теория света и вещества».)
1. ДОСТОВЕРНОСТЬ
К
завершению своей творческой жизни два архитектора современных представлений о мироустройстве
Эрвин Шрёдингер и Вернер Гейзенберг рассказали о влиянии открытий и удивительных новаций, введенных в физику 20 века на их собственные метафизические
и религиозные представления.
Шрёдингер
пишет, соглашаясь со Спинозой: «Любая
вещь является модификацией Бога… в переводе на наш язык это означает, что
каждому материальному процессу отвечает нечто в таком роде, в каком жизненному
процессу нашего тела отвечает наше сознание». Далее, математик и физик заявляет: «Я не только не буду избегать метафизики и
даже мистики, но они будут играть в последующих рассуждениях существенную роль»
(«Мой взгляд на мир»).
Гейзенберг,
в беседах с Н.Бором и В. Паули: «Вполне ли бессмысленно представлять за
упорядочивающими структурами этого мира «сознание» в намерения, которого они
входят?» Ученый твердо убежден, что: «С Центральным порядком вещей или событий,
которые он наблюдает в Мире, можно непосредственно вступать в глубокую связь как с душей другого
человека. …Именно потому, что слово Душа означает средоточие существа, которое
по формам своего внешнего проявления может быть невообразимо многообразным». Трансформация
убеждений или их укрепление под влиянием собственных исследований не редкость в
истории наук. Характерен пример Блеза Паскаля. Гениальный математик, создатель дифференциального исчисления, основатель целых
научных направлений: математической физики, гидравлики, теории вероятности. Пережив дорожную катастрофу в ночь 23 ноября
1654г. (лошади сорвались в пропасть, карета зависла на одном колесе), мыслитель составляет свой философский меморандум (зашитый в камзол, найденный после
смерти). Этот текст, о принятии
Высшей Сущности как
безоговорочной Истины, начинается с дважды повторенного слова «достоверность». Для
гениального творца точных
наук это знаменательное слово. Здесь оно сакраментально. «Достоверность»
несет в себе твердость окончательно
установленной истины, в сущностном
значении, не требующим дополнения
степенью соответствия. (В отличие,
скажем, от однокоренных слов-понятий: «уверенность», «вероятность» (большая или
меньшая), «доверие» (полное, слабое) и, тем более, «вера» (твердая и т. д.)
Пример достоверности в его чистом, не расчленяемом виде: «Я существую и мыслю» или «мое
существование зависит от внешнего «знакомо-незнакомого», поддающегося
изучению и определенной степени понимания». Именно на основании достоверности необычайных
экспериментальных результатов, плодотворной,
изощренной, красивой математики, одаривающей
приверженных ей исследователей фантастически
точными предсказаниями и даром
провидения, физики убедились в существовании явлений, какие в предшествующую
эпоху вполне основательно, могли бы посчитать мистическими фантазиями или фантомами
языческих верований. Неопровержимая достоверность
квантовой и релятивистской науки позволила блистательной плеяде мыслителей,
начиная с Макса Планка, рассматривать определенные
реалии опыта (а не только умозрения) свидетельства «Центральности» Духовного
Первоначала. Характер новой науки
склоняет вдумчивых исследователей признать наличие в мире Первосущности с
исходными условиями космогонической эволюции, порождающей разум-сознание и его
уникальное свойство осознавать свою невещественность. Характер знания, стал
допускать как достоверное то, что в прошлом считалось абсолютно неприемлемым. Здесь
мы имеем дело с беспрецедентным случаем, когда наука (как опыт!) подтверждала
то, что великим (Платон, Спиноза, Кант…) было дано их запредельной интуицией. Счастливые умы
Эйнштейна, Шрёдингера… их блистательные озарения нашли опору достоверности в опыте.
Наука,
которая в той или иной степени приближает к истине все к чему она приложена, – математика.
(Некоторых обижает реплика Кёнигсбергского
Старика: «Я утверждаю, учение о природе будет содержать науку в собственном
смысле лишь в той мере, в какой может быть применена в нем математика»). Любая
наука, познание – работа мысли. В естественных, точных науках мысль
конденсируется и организуется математикой и опытом (проверка – эксперимент).
2. ОПОРЫ
Внешний естественный Мир основывает свое
присутствие и «главенство» двумя не просто фундаментальными, но «священными»
понятиями: пространства и времени. На них только держится и строится все то,
бесконечно разнообразное, что
принимается как материальная реальность. Конечно, как мы теперь знаем,
пространство и время лики Реальности и,
в то же время, проекции некого единого,
более общего и потому, фундаментального
понятия «пространства-времени». Но, останемся пока в пределах классических
представлений. Для любого объекта механики и электродинамики, любого
описываемого события можно составить
наглядную модель, нарисовать ее на бумаге, подобрать аналогию или соорудить механический аналог. Эта
возможность следует из того, что фундаментальные понятия пространства и времени
уже назначены моделями абсолютной и безусловной наглядности. Если проводится
линия на бумаге или борозда палкой на песке, то это истинное отображение пространства
и, даже не модель, говоря строго. (Отличие от «одной сорокамиллионной
Парижского Меридиана» только конвенциальные,
по признакам, не связанным с сутью отображаемого). Хотя «черта на бумаге»
истинное отображение пространства, будем считать это «моделью». Намного сложнее
обстоит дело с отображением времени. Время – это бытьё вещей, овеществление
событий (со-бытие), индикация «маркёр» существования. Наша жизнь и
сознание (самосознание) выражается в цепочке событий, расставляемых длением (ощущение!) между основополагающими началом и концом (жизнь – сознание – смерть). Время. Трудно уйти, или опровергнуть трактовку времени, как
априорную форму созерцания специфически присущею нашему сознанию (по Канту).
Существование («Сущее») – бытьё во времени (пре-бывание). Время, откровенно интеллигибельное понятие, порождаемое
ощущающим себя сознанием. Оно, в отличие от пространства не
доступно непосредственно чувственному моделированию. Время может быть моделировано эталоном самого
пространства, разделяющего события, например, событиями двух последовательных
зацеплений храпового колеса. Или, времени
меж двух отражений от зеркал на
эталонном расстоянии, или определенного числа периодов излучателя стандартной длины волны (атом
цезия) … для всех вариантов база – пространство. О том,
что время каким-то образом фундируются пространством (расстоянием) прекрасно
представляли греческие мыслители. В парадоксе Зенона быстроногий Ахилл «не
может» догнать черепаху, потому, что ему предстоит преодолеть бесконечное
(нескончаемое!) количество уменьшающихся отрезков пространства. Вместо времени
здесь коллизия пространства! Время введено в физику Галилеем. Используя время,
даже кодифицируя его эталоном пространства, мы невольно «одушевляем» науку,
хотя она уже достаточно одухотворена,
будучи насквозь пропитана математикой! Помня о союзе времени и сознания, с
одной стороны и фундаментальности физического времени, можно усомниться в
размежевании между физикой и миром, где работают чувства и
эмоции. Так или иначе, классические
точные науки и даже математика допускают определенные формы вполне адекватной наглядности, отображение и
чувственное моделирование. Одними только соударяющимися биллиардными шарами,
маховиками, маятником, цилиндром с
поршнем, рычагом, катушкой с электрическим током можно проиллюстрировать две
трети классической механики и электродинамики. Даже высокие разделы математики
в своей «возвышенной» абстрактности
доступны зрительному восприятию в красивых, изысканных стереометрических отображениях
(функции комплексного переменного, Бесселевы функции, ряды Фурье…).
3.ПЕРЕВОРОТ
Коперниковский
переворот, случившийся из-за появления квантовой механики и теории относительности, имел
более травмирующие последствия для сознания
и мировосприятия, чем, в свое время, переход к гелиоцентризму. Дело в том, что революция в физике требовала не только отказаться от доверия
привычной видимости, к чему призывал Коперник, но пересмотреть сущностные
понятия, оформляющие сознательное существование – пространство и время. Была выявлена реальность явлений, в которых
пространство и время проявлено совершенно
иначе, чем дано восприятию и положено в основу Галилее-Ньютоно-Максвеловой науки. Время и пространство может сжиматься,
растягиваться и исчезать вовсе, применительно
к объектам. Так, свет (излучение, «чистая энергия»), корпускулярное
явление в виде фотонов, не содержит в себе собственного времени. Он сразу
«всегда» и «везде», к нему невозможно привязать систему пространственно-временных
координат.
Это может
смутить, но Мыслящие, в какой-то степени и, скорее в значительной, приобщены этому роду всеохватного,
всеприсутственного «бессмертия». Наши тела почти пусты. (Наполненность, с
учетом объема ядер аналогична горошине в кубе с гранью 10 км.) Эта «пустота» –
электромагнитное поле, скрепляющее его атомное содержимое и его структуру, включая мозг. Электромагнитное
поле – виртуальные фотоны, свет, что «везде-всегда». Мы состоим из света! Мы
«плотно» наполнены фотонами, подобно воздуху создающего форму и «тело»
футбольному мячу. Фотоны… для каждого «собственный дом» Вселенная. Необычайно? А разве отвечающая за мышление сущность не
рассылает осознанную мысль мгновенно за
любые пределы, осуществляя подступ к возможному и невозможному, отбросив, даже
не вспомнив, такие условности, как время и пространство?)
Все
«доквантовые», строго математические науки: физика, астрофизика, химия, биология…
придерживаются фундаментального кредо естественной науки, непременности «принципа
локальности». «Любые материальные взаимодействия опосредствуются передачей
сигнала через пространство и время». Господствовало убеждение, что любое
отклонение от строгого выполнения этого принципа сразу переводит науку в то,
чем занимаются на спиритических сеансах.
4. НЕЛОКАЛЬНОСТЬ.
Надо
сказать, что уже исходя из первых предположений о дискретности, квантовой
природе света, а впоследствии материи на субатомном уровне, уже следует нарушение принципа локальности. Не
нулевая область «охватываемая» особенностью неделимости, принципиально исключает
возможность её зондирования, т.е. выпадает из пространства-времени. Первоначально
на это не очень обращали внимание, полагая недоразумением, которое должно
разрешиться. К концу двадцатых годов открылось удивительное. Многочисленные,
ставшими каноническими эксперименты, блестящие теории не менее блестяще подтверждаемые предсказаниями,
ошеломили не только подготовленный и
исходно критически настроенный мир физиков и математиков, но и потрясли
мировоззренческие установки общества. Реальность существования мгновенной (вне времени)
взаимосвязанности объектов, неограниченно удаленных друг от друга, стало
безукоризненно доказанным экспериментальным фактом к концу пятидесятых. По сути дела, все исследования и эксперименты в ведущих научных центрах Европы,
Америки, Японии, даже не ставя специально такую цель, недвусмысленно выявляют
эффекты нелокальности. (Кстати, во
многом острая парадоксальность Новой физики ею и объясняется). Фейнман, Швингер и Томонага, отбросив страх быть
исключенными из общества серьёзных ученых, положили в основу построения
квантовой электродинамики предположение, что электрон или иная частица (в форме
волнового пакета), перед тем как локализоваться в измерении, мгновенно обегает
Вселенную, то есть являет собой акт «махровой» нелокальности. Теория дала
предсказания внушительной точности, подтвердив нелокальность «космологическим фактором». Безоговорочно принятая, принесла
авторам Нобелевскую премию.
Принципиально
неделимый электрон проходит сразу через две разнесенные в пространстве щели,
оставляя следы своего попадания на экран интерференционными полосами. Точно такую же картину оставляет любая
субатомная частица, например протон, ядро тяжелого атома или даже молекула.
Принципиально не важно, на каком
расстоянии щели интерферометра. Неделимая частица может сразу
одновременно находиться в двух местах! Чтобы объяснить это, Э. Шрёдингер
предложил интерпретировать любой субатомный объект в виде некоего волнового
пакета вероятности (волновая функция). Приведем слова Роджера Пенроуза, возглавлявшего
кафедру математики в Оксфорде. (Эту кафедру занимал Ньютон).
«Похоже, что мы действительно должны согласиться с
представлением о частице, как распределенной по обширным областям пространства,
и пребывающей в состоянии пространственной протяженности, пока не будет
произведено следующее измерение её положения».
«Если мы примем волновую функцию, как реально
представляющую состояние частицы, то нам придется признать, что частица в самом
деле находиться в двух местах одновременно!» (Новый Ум Короля).
«Жизнь»
любой частицы – представлена волновой функцией, которая описывает «суперпозицию»
вероятности всех возможных её состояний. При измерении происходит «коллапс» – разрушение
волновой функции и реализуется одно из возможных состояний в «суперпозиции». Каждая
волновая функция, описывающая нереализованные вероятностные события
(«суперпозиции») распространяется на всю Вселенную. Оно отменяет для
частицы наши понятия пространства и
времени. При коллапсе функции некоторые из виртуальных параметров
конкретизируются в пространстве-времени. Знаменитое «соотношение
неопределенности» (неравенство Гейзенберга) самым непосредственным образом
демонстрирует принцип нелокальности. Предположим, определено положение электрона с точностью
десятой нанометра. Это привело к коллапсу
(разрушению) волновой функции, вследствие чего электрон бесполезно
искать на расстоянии менее чем 1000
км., и никакие экраны не удержат его от мгновенного
броска в пространстве. Волновая функция частицы в состоянии суперпозиции «простерта» на весь Мир. Не
стоит удивляться всесвязности и органичного единения любого квантового объекта
с несоизмеримым Целым и, как это не парадоксально, – его «равноправия», учреждаемого
законами сохранения. Не удивляемся же мы, хотя это чудо, ежесекундной связи каждого из нас, любой вещи и события со
всей Вселенной: принцип Маха. Все силы – инерция, результат индукции
гравитационного поля масс Вселенной.
Если растягивается веревка, когда тащат бревно, то это суммарная сила инерции
ускоряемых молекул (температура трения). Стационарная упругая сила сжатой
пружины – обмен импульсами виртуальных фотонов электронного поля. Любой удар
сердца, взмах крыла мотылька, не говоря про отчаливающее судно, не остаются не
замеченными, распространяясь по вселенной ничтожной, но неуничтожимой волной.
Как писал известный физик Дж. Орир: «Если Вы ударились лбом о столб,
посылайте проклятия далеким Галактикам». Наше существование, формы
(пространство), различая, события (течение времени) – результат непрерывного участие совокупного Целого. И,
если признать гравитацию управляю(щим), направляю(щим), удерживаю(щим),
скрепляю(щим), собираю(щим) и сохраняю(щим) (6 глаголов, переходящих в причастие, не только грамматическое,
можно еще столько же!). Гравитация –
сущность, о которой мы ничего не знаем, но уверены, что, обладая световой скоростью, не содержит «в
себе» ни времени, ни пространства, воплощая
всеместность вселенской
нелокальности. Примером непосредственного воплощения этого свойства и
одновременно «наглядной моделью» можно принять нашу голову, мир нашего сознания,
осознания, мысли.
5. МОДЕЛЬ?
Эта статья начата с утверждения того, что в отличие от классической науки
построить наглядную модель для типичной коллизии, связанной с нелокальностью,
принципиально невозможно. А всё потому, что наглядность не может обойтись без
пространства и времени, которые изгнаны из зримых эффектов. Но, на удивление,
главный, абсолютно реальный, доминирующий «Контент Нелокальности», сам Мир – Вселенная такую модель, великолепную и
совершенную уже построил. Об этом тысячу лет тому назад сообщил талмудический
мудрец.
«Как велики деяния Творца. Ведь искусство изображения
человека подобно искусству изображения мира. Иными словами, человек содержит в
себе всё деянье мира и называется маленьким миром. Каждый день Творец
воспроизводит мир, осуществляя для каждого, как ему полагается. Это и значит
творить миры. Он изобразил форму для каждого, прежде чем они пришли в мир. (Зоар, Лех леха)
Явственна
реальность сознания, которому
дана вневременность и внепространственность или, как это выразил Мамардашвили,
«страсть чувствовать себя существующим и убеждаться вновь и вновь в
неотменяемости своего существования». «Неотменяемость» – исключительно многосмысленно, еще и потому,
что подразумевает нечто, в чьей власти
«убеждать и отменять».
Да,
каждая голова, неважно осознает это её носитель или нет, является и выполняет
роль и Вселенной, и Её модели. Работа сознания, явно, по крайней мере, самому
себе, демонстрирует неограниченную возможность концентрации мышления на образах и событиях поддающейся
осмыслению комбинацией пространства и времени в любой форме. Такая работа, не
обязана быть научной, но если она подчинена математической дисциплине, то из
этого возникает наука. «Нелокальность», вне-пространство-временность личностного мира сродни нелокальности
внешнего Большого Мира, вот почему ученый математик, мысленно «попутешествовав»,
открывает свойства Вселенной. Невозвращенец, американский физик Георгий
Анатольевич Гамов, «путешественник по запредельным мирам», совершил такое путешествие, перенеся себя на
границу Вселенной и к её «началу». Его
«впечатления» от «увиденного»
подтвердили радиоинженеры Пензиас и
Вильсон за что были отмечены Нобелевской Премией. Такие странствия совершают
поэты и художники, и рассказывают нам об этом. Данте, Мильтон, Брюллов…
6.ДУРАЦКИЕ МОДЕЛИ.
Итак,
то, что дано наблюдать и осознавать
собственное бытье, ощущая родственность с чем-то невыразимом, что представляется Внешним и взаимносвязанным, позволяет себя считать и
моделью и миром. Конечно это хотя и «вершина мудрости», но и, возможно, просто
банальное утверждение в своей
сверхнаглядности. И, наверно, Ричарду
Фейнману не понравилось бы.
Теперь перейдем к воистину дурацким моделям. (Не
уверен, понравились бы они гениальному хохмачу Р.Ф., но, раз он посетовал на их
отсутствие…)
«Бутылка из под пива» Волновой пакет. Волновая функция.
Коллапс. Суперпозиция
Летящая
и крутящаяся в полете над каменистой местностью стеклянная пивная бутылка
являет собой аналог волнового пакета и волновой функции всех возможных своих
осколков. Пока бутылка летит вероятности распределения по количеству размерам и
формам осколков может быть рассчитана, если известна кинетическая энергия
бутылки и энергия скола единицы поверхности. «Волновой пакет», т. е. летящая
бутылка, не содержит реальных осколков, но полный набор виртуальных,
«пребываящих» вне времени и пространства
всех возможных для данной энергии
распределений. Суперпозиция состояний (конфигураций) своих осколков. В данном
случае «осколок» особая реальность, на которую невозможно указать пальцем и
определить место на поверхности, где этот виртуальный объект находится,
пока бутылка цела. (Подобно отсутствию координаты электрона в замкнутом ящике).
Удар о камень – коллапс «волновой функции».
Реализуется одно из вероятных состояний «суперпозиции» распределения,
предусматриваемого «Волновой функцией». Осколок обретает «место», координаты
области поверхности бутылки.
«Винтовая пара» Принцип неопределенности. Соотношение
Гейзенберга.
Представим единый объект, состоящий из двух совмещенных,
конгруэнтных деталей: «винт-гайка» (винтовая пара). Этот «объект» может быть изготовлен (начать существовать) только
в строгом соответствии абсолютному
стандарту в форме таблицы разрешенных дискретных ступеней точности и размеров пары
(на подобии, скажем, ГОСТ или DIN). При
этом предусмотрены варианты – от самых грубых, до точных прецизионных пар, выполняемых
на пределе технической и физической возможности по точности и размеру. «Гайки»
и «винты» изготавливают в отдельности на своих специализированных предприятиях. Если
предприятие изготовило «примитивную», гайку (грубый
раздела Стандарта), затратив немного энергии, усилий и средств, то ответный
винт можно отыскать тут же, в гараже под домом. Если гайка изготовлена в
соответствии высокому требованию стандарта, потребовались значительные средства, энергия,
оборудование, аппаратура, время (высокая цена точности!). Ответный «конгруэнтный»
партнёр – винт отыщется в каталоге в ту же секунду, как только ОТК занесет для
своей трудоемкой гайки оценку точности в технический паспорт. Но, этот «партнёр»
окажется территориально уже никак не
рядом, а где-нибудь за тысячи километров в Англии или Японии. Наконец, если на
изготовление «гайки» будут брошены вся наука и все силы Земли, то ответный винт
в ту же секунду, наверняка, пребывает в
какой-то галактике со сверхразвитой цивилизацией. (Обретение «собственного
значения»). Соотношение Гейзенберга именно так «соотносит» сопряженные
параметры, а эффект нелокальности выражается в том, что исследуемый объект «выносится» далеко за пределы стенда
измерителя.
БУТЫЛКА. Отдаю
себе отчет, что Бутылка «из под пива» и даже «пива» не выдерживает роль
Наглядной Модели, но скорее метафоры, притом не «дурацкой», а дурной. Если постараться найти
«модельность» ситуации, так это разрушение бутылки (разбитие не распитие!)
каковое, в самом деле, переходом виртуального состояния осколков в реальное, намекает
на коллапс волновой функции. . «Острая»
аналогия, если иметь в виду осколки стекла. И, всё же, если это модель, то, конечно, с очень большой натяжкой, мягко
говоря.
ГАЙКА. Модель
без остроты «Бутылки», скорее туповата «бухгалтерским канцеляризмом», но, тем
не менее, органично и, по сути,
воспроизводит коллизию соотношения и характер взаимосвязи параметров уравнения
Гейзенберга и, даже соблюдение в аналогии физических размерностей
(«энергия»-«точность»- «дискретность»-«пространство»). Ключевой особенностью
этой дурацкой модели – предложение варианта, показывающего действия измерения, не материальным образом разносящее
в пространстве материальные объекты. Нелокальность.
«Частица подобная одной из бесчисленных количеств, из которых состоите
Вы или Я может передвигаться, но не может спрятаться. Квантовая связь между
двумя частицами сохраняется, даже если они находятся на противоположных концах Вселенной…
Я не нахожу более поражающего воображения твёрдо установленного факта».
Брайен Грин. «Пространство, время. Структура
реальности».
|